AT502402B1 - METHOD FOR CONVERTING THERMAL ENERGY TO MECHANICAL WORK - Google Patents

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AT502402B1 AT0003206A AT322006A AT502402B1 AT 502402 B1 AT502402 B1 AT 502402B1 AT 0003206 A AT0003206 A AT 0003206A AT 322006 A AT322006 A AT 322006A AT 502402 B1 AT502402 B1 AT 502402B1
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Abstract

The method involves supplying a warm heat transfer medium into a workspace (2a) of a heat exchanger (1a). An amount of an operating fluid is isochorically heated in another workspace (3a) of the heat exchanger by the heat transfer medium. A partial amount of the amount of the operating medium is overflowed and is heated in the latter workspace. A third workspace (3c) of a third heat exchanger (1c) is connected with a pneumatic hydraulic converter (17), and a hydraulic medium is discharged from the converter by the pressure of the operating medium. An independent claim is also included for a device for converting a thermal energy into a mechanical energy.

Description

2 AT 502 402 B12 AT 502 402 B1

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Arbeit.The present invention relates to a method for converting thermal energy into mechanical work.

Es sind viele Arten von Kreisprozessen und Vorrichtungen bekannt, die dazu dienen, thermische Energie in mechanische Arbeit und gegebenenfalls in weiterer Folge in elektrischen Strom umzuwandeln. Es handelt sich dabei beispielsweise um Dampfkraftprozesse, Sterlingprozesse oder dergleichen. Eine Möglichkeit des Einsatzes solcher Verfahren besteht darin, den Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen zu steigern, indem die Abwärme einer Nutzung unterzogen wird. Problematisch ist dabei jedoch, dass die zur Verfügung stehenden Temperaturniveaus relativ ungünstig sind, da der Kühlkreislauf von Brennkraftmaschine üblicherweise bei Temperaturen arbeitet, die etwa bei 100°C liegen. Ein ähnliches Problem besteht dann, wenn Wärme aus Solaranlagen in mechanische Arbeit übergeführt werden soll.There are many types of cycle processes and devices known which serve to convert thermal energy into mechanical work and optionally subsequently into electrical power. These are, for example, steam power processes, Sterling processes or the like. One way of using such methods is to increase the efficiency of internal combustion engines by the waste heat is subjected to a use. The problem is, however, that the available temperature levels are relatively unfavorable, since the cooling circuit of internal combustion engine usually operates at temperatures that are approximately at 100 ° C. A similar problem exists when heat from solar systems is to be converted into mechanical work.

Eine spezielle Lösung für einen solchen Wärmekraftprozess ist in der WO 03/081011 A gezeigt. In dieser Druckschrift ist ein Verfahren beschrieben, bei dem durch Erwärmung eines Arbeitsmediums in mehreren Blasenspeichern ein Hydraulikmedium unter Druck gesetzt wird, das in einer Arbeitsmaschine abgearbeitet wird. Obwohl ein solches Verfahren grundsätzlich funktionstüchtig ist, hat sich herausgestellt, dass der Wirkungsgrad bescheiden ist und der apparative Aufwand im Verhältnis zur erzeugbaren Energiemenge relativ groß ist.A special solution for such a heat power process is shown in WO 03/081011 A. In this document, a method is described in which a hydraulic medium is pressurized by heating a working medium in a plurality of bladder accumulators, which is processed in a working machine. Although such a method is basically functional, it has been found that the efficiency is modest and the expenditure on equipment is relatively large in relation to the amount of energy that can be generated.

Die DE 32 32 497 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Arbeit mit der Zufuhr von heißem Wärmeträgermedium in einen ersten Arbeitsraum eines Wärmetauschers, mit dem Erwärmen einer ersten Menge eines Arbeitsmediums in einem zweiten Arbeitsraum des Wärmetauschers durch das Wärmeträgermedium und mit dem Verbinden des zweiten Arbeitsraumes des Wärmetauschers mit einer Pneumatik-Hydraulik-Wandler und dem Ausstößen von einem Hydraulikmedium aus dem Wandler durch den Druck des Arbeitsmediums. Bei dieser Vorrichtung muss der Zylinder abwechselnd erwärmt und gekühlt werden, was aufgrund der vorhandenen Wärmekapazität entsprechende Zeit beansprucht. Die Leistungsfähigkeit einer solchen Vorrichtung ist somit beschränkt.DE 32 32 497 A discloses a method and apparatus for converting thermal energy into mechanical work with the supply of hot heat transfer medium in a first working space of a heat exchanger, with the heating of a first amount of a working medium in a second working space of the heat exchanger by the heat transfer medium and with the connection of the second working space of the heat exchanger with a pneumatic-hydraulic converter and the expulsion of a hydraulic medium from the converter by the pressure of the working medium. In this device, the cylinder must be alternately heated and cooled, which takes corresponding time due to the available heat capacity. The performance of such a device is thus limited.

Die US 4,617,801 A zeigt eine Freikolbenmaschine zur Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Arbeit. Dabei werden Pneumatik-Hydraulik-Wandler eingesetzt, um den Druck ins System zu übertragen. Die Vorrichtung besitzt einen komplexen Aufbau und einen bescheidenen Wirkungsgrad.US 4,617,801 A shows a free-piston machine for converting thermal energy into mechanical work. In this case, pneumatic-hydraulic transducers are used to transfer the pressure into the system. The device has a complex structure and a modest efficiency.

Weitere Lösungen, die die Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit zeigen, sind in der US 4,283,915 A, der GB 1 536 437 A und der US 5,548,957 A beschrieben, auch für diese Lösungen gelten die oben beschriebenen Nachteile sinngemäß.Further solutions which show the conversion of heat into mechanical work are described in US Pat. No. 4,283,915 A, GB 1 536 437 A and US Pat. No. 5,548,957 A; the disadvantages described above also apply mutatis mutandis to these solutions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der oben beschriebenen Art so auszubilden, dass auch unter thermisch ungünstigen Voraussetzungen ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann, wobei der aparative Aufbau möglichst gering ist.Object of the present invention is to provide a method of the type described above in such a way that even under thermally unfavorable conditions, a high efficiency can be achieved, the aparative structure is minimized.

Erfindungsgemäß besteht ein solches Verfahren aus folgenden Schritten:According to the invention, such a method consists of the following steps:

Zufuhr von heißem Wärmeträgermediums in einen ersten Arbeitsraum eines ersten Wärmetauschers;Supply of hot heat transfer medium in a first working space of a first heat exchanger;

Isochores Erwärmen einer ersten Menge eines Arbeitsmediums in einem zweiten Arbeitsraum des ersten Wärmetauschers durch das Wärmeträgermedium;Isochores heating a first amount of a working medium in a second working space of the first heat exchanger by the heat transfer medium;

Wiederholtes Durchführen der folgenden Unterschritte: • Überströmenlassen zumindest einer Teilmenge der ersten Menge des Arbeitsmediums vom zweiten Arbeitsraum des ersten Wärmetauschers bzw. des vorangehenden Wärmetauschers in einen zweiten Arbeitsraum eines weiteren, nachfolgenden Wärmetauschers; 3 AT 502 402 Bl • , Isochores Erwärmen der übergeströmten Teilmenge der ersten Menge eines Arbeitsmediums im zweiten Arbeitsraum des weiteren, nachfolgenden Wärmetauschers durch ein in einem ersten Arbeitsraum des weiteren, nachfolgenden Wärmetauschers vorliegendes Wärmeträgermedium; 5Repeatedly performing the following sub-steps: • Overflowing at least a subset of the first amount of the working medium from the second working space of the first heat exchanger or of the preceding heat exchanger into a second working space of a further, subsequent heat exchanger; Heating the overflowed subset of the first quantity of a working medium in the second working space of the further, subsequent heat exchanger by means of a heat transfer medium present in a first working space of the further, following heat exchanger; 5

Verbinden des zweiten Arbeitsraums des weiteren, letzten Wärmetauschers mit einem Pneumatik-Hydraulik-Wandler und Ausstößen von einem Hydraulikmedium aus dem Wandler durch den Druck des Arbeitsmediums. io Im ersten Schritt wird das beispielsweise von einer Brennkraftmaschine auf 100° erwärmte Wärmeträgermedium in einen ersten Arbeitsraum eines ersten Wärmetauschers eingeführt. Bevorzugterweise handelt es sich bei diesem ersten Wärmetauscher um einen so genannten Blasenspeicher, das ist ein Druckbehälter mit zwei Arbeitsräumen, die durch eine flexible Membran voneinander getrennt sind. Dies bedeutet, dass das Gesamtvolumen der beiden 15 Arbeitsräume im Wesentlichen konstant bleibt, die Einzelvolumina jedoch variabel sind. Über die relativ großflächige flexible Membran kann relativ leicht ein Wärmeaustausch zwischen den Medien stattfinden, die im ersten bzw. im zweiten Arbeitsraum vorliegen. Alternativ dazu könnte der erste Wärmetauscher auch als Zylinder ausgeführt sein, der zwei durch einen Kolben getrennte Arbeitsräume aufweist, solange der Kolben so ausgeführt ist, dass ein Wärmeaustausch 20 leicht möglich ist. Das Wärmeträgermedium wird in diesem ersten Schritt so weit in den ersten Wärmetauscher eingeführt, dass der erste Arbeitsraum etwa die Hälfte des Gesamtvolumens des Wärmetauschers erreicht.Connecting the second working space of the further, the last heat exchanger with a pneumatic-hydraulic converter and ejections of a hydraulic medium from the converter by the pressure of the working medium. In the first step, the heat transfer medium, which has been heated to 100 °, for example, by an internal combustion engine, is introduced into a first working space of a first heat exchanger. Preferably, this first heat exchanger is a so-called bladder accumulator, which is a pressure vessel with two working spaces, which are separated by a flexible membrane. This means that the total volume of the two work spaces remains essentially constant, but the individual volumes are variable. Heat exchange between the media, which are present in the first or in the second working chamber, can take place relatively easily via the relatively large-area flexible membrane. Alternatively, the first heat exchanger could also be designed as a cylinder having two working spaces separated by a piston, as long as the piston is designed so that a heat exchange 20 is easily possible. The heat transfer medium is introduced in this first step so far in the first heat exchanger, that the first working space reaches about half of the total volume of the heat exchanger.

Im zweiten Schritt wird ein Arbeitsmedium, dass im zweiten Arbeitsraum des ersten Wärmetau-25 schers vorliegt, durch das erste Wärmeträgermedium erwärmt. Es handelt sich dabei um den Hauptteil der Erwärmung, da selbstverständlich eine gewisse Erwärmung auch bereits während der Zufuhr des Wärmeträgermediums in den ersten Arbeitsraum erfolgt. Dieser Hauptteil der Erwärmung erfolgt isochor, da sämtliche Ventile, die einen Zugang zum zweiten Arbeitsraum ermöglichen, geschlossen sind. Aufgrund der Temperaturerhöhung im zweiten Arbeitsraum 30 steigt der Druck des Arbeitsmediums entsprechen an.In the second step, a working medium which is present in the second working chamber of the first heat exchanger is heated by the first heat transfer medium. It is the main part of the heating, since of course a certain warming already takes place during the supply of the heat transfer medium in the first working space. This main part of the heating is isochoric, since all the valves that allow access to the second working space are closed. Due to the temperature increase in the second working space 30, the pressure of the working medium increases accordingly.

In einem dritten Schritt wird der zweite Arbeitsraum des ersten Wärmetauschers mit dem zweiten Arbeitsraum eines zweiten Wärmetauschers verbunden, so dass das Arbeitsmedium in diesen Arbeitsraum überströmt. Durch die Entspannung kühlt das übergeströmte Arbeitsmedi-35 um ab und gleichzeitig wird durch die Volumenzunahme des zweiten Arbeitsraums des zweiten Wärmetauschers Wärmeträgermedium aus dem ersten Arbeitsraum verdrängt. Dieser Vorgang dauert solange an, bis etwa der erste und der zweite Arbeitsraum des zweiten Wärmetauschers ein etwa gleich großes Volumen aufweisen. Nach dem Schließen der entsprechenden Ventile erfolgt wiederum eine isochore Erwärmung des Arbeitsmediums im zweiten Arbeitsraum des 40 zweiten Wärmetauschers, was den vierten Schritt darstellt.In a third step, the second working space of the first heat exchanger is connected to the second working space of a second heat exchanger, so that the working medium flows over into this working space. Due to the expansion, the overflowed working medium 35 cools down and, at the same time, the volume increase of the second working space of the second heat exchanger displaces heat transfer medium from the first working space. This process continues until about the first and the second working space of the second heat exchanger have an approximately equal volume. After closing the corresponding valves, isochore heating of the working medium in the second working space of the second heat exchanger takes place again, which represents the fourth step.

Je nach Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zwei, drei oder mehr Wärmetauscher hintereinander geschalten. Bei Vorliegen von nur zwei Wärmetauschern erfolgt nun im fünften Schritt eine Verbindung des zweiten Arbeitsraums des zweiten Wärmetauschers 45 mit einem Pneumatik-Hydraulik-Wandler, der vorzugsweise ebenfalls als Blasenspeicher ausgebildet ist. Durch das expandierende Arbeitsmedium wird das Hydraulikmedium mit hohem Druck aus dem Pneumatik-Hydraulik-Wandler ausgestoßen, um beispielsweise eine Arbeitsmaschine anzutreiben. so Bei Ausführungsvarianten des Verfahrens mit drei oder mehr Wärmetauschern werden die Schritte drei und vier des Verfahrens entsprechend oft wiederholt. Auf diese Weise können sehr hohe Drücke von 200 bar bis 300 bar erreicht werden, so dass sehr hohe Wirkungsgrade erreichbar sind. Die Effizienz kann insbesondere dadurch gesteigert werden, dass nach Herstellen des Druckausgleichs zwischen dem zweiten Arbeitsraum des vorangehenden Wärmetau-55 schers und dem zweiten Arbeitsraum des nachfolgenden Wärmetauschers weiteres Wärmeträ- 4 AT 502 402 B1 germedium in den vorangehenden Wärmetauscher gepresst wird, um Arbeitsmedium aus dem zweiten Arbeitsraum des ersten Wärmetauschers bzw. des vorangehenden Wärmetauschers in einen zweiten Arbeitsraum eines weiteren, nachfolgenden Wärmetauschers überzuführen. Es ist natürlich der Einsatz von mechanischer Arbeit erforderlich, um das Arbeitsmedium nach dem 5 Überströmvorgang vollständig aus dem zweiten Arbeitsraum des jeweiligen Wärmetauschers auszutreiben. Diesem Zusatzaufwand steht jedoch eine höhere Energieausbeute gegenüber, was den Wirkungsgrad entsprechend erhöht. Besonders günstig ist es dabei, die zweiten Arbeitsräume der Wärmetauscher vollständig zu entleeren. io Um das abgekühlte Wärmeträgermedium aus den ersten Arbeitsräumen zu entfernen und dadurch Wirkungsgradverluste zu vermeiden, ist vorzugsweise vorgesehen, dass nach Durchlaufen der obigen Schritte die ersten Arbeitsräume vollständig entleert werden. Dies erfolgt durch Einbringen von Arbeitsmedium in die zweiten Arbeitsräume der jeweiligen Wärmetauscher, was praktisch drucklos erfolgen kann. 15Depending on the embodiment of the method according to the invention, two, three or more heat exchangers are connected in series. In the presence of only two heat exchangers, a connection of the second working space of the second heat exchanger 45 to a pneumatic-hydraulic converter, which is preferably likewise designed as a bladder accumulator, now takes place in the fifth step. Due to the expanding working medium, the hydraulic medium is expelled at high pressure from the pneumatic-hydraulic converter, for example, to drive a work machine. Thus, in embodiments of the method with three or more heat exchangers, steps three and four of the method are repeated as often. In this way, very high pressures of 200 bar to 300 bar can be achieved, so that very high efficiencies can be achieved. In particular, the efficiency can be increased by pressing further heat transfer medium into the preceding heat exchanger after establishing the pressure equalization between the second working space of the preceding heat exchanger and the second working space of the following heat exchanger, in order to obtain working medium from the preceding heat exchanger second working space of the first heat exchanger or the preceding heat exchanger in a second working space of another subsequent heat exchanger to convict. Of course, the use of mechanical work is required to completely expel the working medium after the overflow process from the second working space of the respective heat exchanger. However, this additional expense is offset by a higher energy yield, which increases the efficiency accordingly. It is particularly advantageous to completely empty the second working spaces of the heat exchangers. In order to remove the cooled heat transfer medium from the first work spaces and thereby avoid loss of efficiency, it is preferably provided that after passing through the above steps, the first work spaces are completely emptied. This is done by introducing working fluid into the second working chambers of the respective heat exchanger, which can be done virtually without pressure. 15

Wesentlich ist, dass das Arbeitsmedium kompressibel ist, wobei sowohl die Möglichkeit besteht ein gasförmiges Arbeitsmedium zu verwenden, als auch ein Flüssigkeit/Gas-Phasen-Gemisch vorzusehen. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Arbeitsmedium einen Siedepunkt bei Umgebungsdruck aufweist, der zwischen -60°C und -20°C liegt. 20It is essential that the working medium is compressible, with both the possibility exists to use a gaseous working medium, as well as to provide a liquid / gas phase mixture. It is particularly preferred if the working medium has a boiling point at ambient pressure which is between -60 ° C and -20 ° C. 20

Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, dass in regelmäßigen Abständen zeitlich versetzt mehrere Kreisprozesse durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass ähnlich wie bei einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine zyklische Schwankungen ausgeglichen werden können und insbesondere im Hydrauliksystem eine Vergleichmä-25 ßigung des Drucks herbeigeführt werden kann.A particularly favorable embodiment variant of the method according to the invention provides that several cycle processes are carried out at regular intervals with a time offset. This means that, similar to a multi-cylinder internal combustion engine cyclic fluctuations can be compensated and in particular in the hydraulic system comparison of the pressure can be brought about.

Die in das Hydrauliksystem eingespeiste Energie kann in verschiedener Weise verwendet werden. So kann beispielsweise eine Einspeisung in ein Hydrauliknetz erfolgen, um hydraulische Arbeitsmaschinen anzutreiben. Primär ist jedoch die Erzeugung von elektrischem Strom 30 über einen Generator vorgesehen, der von einer hydraulischen Arbeitsmaschine angetrieben wird.The energy fed into the hydraulic system can be used in various ways. For example, a feed can be made in a hydraulic network to drive hydraulic machines. Primarily, however, the generation of electric current 30 is provided via a generator which is driven by a hydraulic working machine.

Da bei der Entspannung des Arbeitsmediums aus dem zweiten Arbeitsraum des letzten Wärmetauschers eine starke Abkühlung erfolgt, kann das Verfahren so geführt werden, dass an die-35 sem Punkt relativ tiefe Temperaturen auftreten. Auf diese Weise ist es möglich, Kältekreisläufe entsprechend zu versorgen, beispielsweise für Lagerhallen, Kühlgeräte und dergleichen, so dass ein Zusatznutzen geschaffen werden kann.Since during the expansion of the working medium from the second working space of the last heat exchanger, a strong cooling, the process can be performed so that at the-35 sem point relatively low temperatures occur. In this way it is possible to supply refrigeration circuits accordingly, for example, for warehouses, refrigerators and the like, so that an added benefit can be created.

Weiters betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zur Umwandlung thermischer 40 Energie in mechanische Arbeit, mit mindestens zwei Wärmetauschern, die jeweils einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum aufweisen, wobei der erste Arbeitsraum mit einer Quelle heißen Wärmeträgermediums verbunden ist.Furthermore, the present invention also relates to a device for converting thermal energy into mechanical work, with at least two heat exchangers each having a first and a second working space, wherein the first working space is connected to a source of hot heat transfer medium.

Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher 45 zweite Arbeitsräume aufweisen, die untereinander und mit einer Quelle eines Arbeitsmediums verbindbar sind und dass der zweite Arbeitsraum eines Wärmetauschers mit einem Pneumatik-Hydraulik-Wandler verbindbar ist.According to the invention, this device is characterized in that the heat exchangers 45 have second working spaces, which are connectable to one another and to a source of a working medium and that the second working space of a heat exchanger with a pneumatic-hydraulic converter is connectable.

Bevorzugt ist es dabei, wenn die Wärmetauscher vom ersten Wärmetauscher ausgehend je-50 weils ein kleineres Volumen aufweisen. Dadurch kann ein besonders hoher Gesamtwirkungsgrad erreicht werden.It is preferred in this case if the heat exchangers, starting from the first heat exchanger, each have a smaller volume. As a result, a particularly high overall efficiency can be achieved.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. 55 5 AT 502 402 B1In the following, the present invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in FIGS. 55 5 AT 502 402 B1

Fig. 1 zeigt bin Schaltbild einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

Die erfindüngsgemäße Vorrichtung besteht aus drei Wärmetauschern 1a, 1b, 1c, die als Blasenspeicher ausgebildet sind. Jeder Wärmetauscher 1a, 1b, 1c besitzt einen ersten Arbeits-5 raum 2a, 2b, 2c und einen zweiten Arbeitsraum 3a, 3b, 3c, die jeweils durch eine flexible Membran 4 voneinander getrennt sind. Aufgrund der Flexibilität und der Dünnwandigkeit der Membran 4 ist sichergestellt, dass im ersten bzw. zweiten Arbeitsraum 2a, 2b, 2c; 3a, 3b, 3c jedes Wärmetauschers 1a, 1b, 1c stets gleicher Druck und zumindest nach kurzer Übergangsphase auch im Wesentlichen gleiche Temperatur herrschen. Die ersten Arbeitsräume 2a, 2b, 2c der Wärme-io tauscher 1a, 1b, 1c sind über Ventile 5 mit einer Leitung 6 verbunden, in der das Wärmeträgermedium zirkuliert. Dieses Wärmeträgermedium wird durch eine Pumpe 7 umgewälzt und stammt von einer Brennkraftmaschine 9, die das Wärmeträgermedium beispielsweise als Kühlwasser benutzt. Gegebenenfalls kann hier auch eine nicht dargestellte Hochdruckpumpe vorgesehen sein, um die zweiten Arbeitsräume 3a, 3b, 3c jedes Wärmetauschers 1a, 1b, 1c durch 15 Einpressen von Wärmeträgermedium in die ersten Arbeitsräume 2a, 2b, 2c der Wärmetauscher 1a, 1b, 1c vollständig zu entleeren.The erfindüngsgemäße device consists of three heat exchangers 1a, 1b, 1c, which are designed as bladder accumulators. Each heat exchanger 1a, 1b, 1c has a first working space 2a, 2b, 2c and a second working space 3a, 3b, 3c, which are separated from each other by a flexible membrane 4. Due to the flexibility and the thin-walledness of the membrane 4 it is ensured that in the first and second working space 2a, 2b, 2c; 3a, 3b, 3c of each heat exchanger 1a, 1b, 1c always the same pressure and at least after a short transition phase also substantially the same temperature prevail. The first working spaces 2a, 2b, 2c of the heat exchangers 1a, 1b, 1c are connected via valves 5 to a line 6, in which the heat transfer medium circulates. This heat transfer medium is circulated by a pump 7 and comes from an internal combustion engine 9, which uses the heat transfer medium, for example, as cooling water. Optionally, here also a high-pressure pump, not shown, may be provided to completely cover the second working spaces 3a, 3b, 3c of each heat exchanger 1a, 1b, 1c by injecting heat transfer medium into the first working spaces 2a, 2b, 2c of the heat exchangers 1a, 1b, 1c Drain.

Selbstverständlich sind auch andere Anbindungen einer Brennkraftmaschine möglich, beispielsweise über Wärmetauscher, um auch die Auspuffwärme zu nutzen. Im Zuge der Erfindung 20 ist es aber auch möglich, andere Wärmequellen, wie etwa geothermale Energie, Sonnenenergie oder dergleichen für das erfindungsgemäße Verfahren zu verwenden. Ein Pufferspeicher 8 dient zur Einstellung des jeweils gewünschten Drucks.Of course, other connections of an internal combustion engine are possible, for example via heat exchangers, to use the exhaust heat. In the course of the invention 20, it is also possible to use other heat sources, such as geothermal energy, solar energy or the like for the inventive method. A buffer 8 is used to set the respective desired pressure.

Die zweiten Arbeitsräume 3a, 3b, 3c der Wärmetauscher 1a, 1b, 1c stehen über Ventile 10 mit 25 einer Leitung 11 für ein Arbeitsmedium in Verbindung, wobei zwischen den einzelnen Wärmetauschern 1a, 1b, 1c weitere Ventile 12 vorgesehen sind. Alternativ dazu ist es möglich, die Ventile 10 als Mehrwegventile auszubilden. Das Arbeitsmedium wird über eine Pumpe 14 aus einem Vorratsbehälter 15 befördert. Über weitere Ventile 13 und 16 steht mit der Leitung 11 ein Pneumatik-Hydraulik-Wandler 17 in Verbindung, der einen Hydraulikraum 18 und einen Arbeits-30 raum 19 aufweist, die ebenfalls durch eine flexible Membran 4 voneinander getrennt sind.The second working spaces 3a, 3b, 3c of the heat exchangers 1a, 1b, 1c are connected via valves 10 to 25 of a line 11 for a working medium, wherein further valves 12 are provided between the individual heat exchangers 1a, 1b, 1c. Alternatively, it is possible to form the valves 10 as multi-way valves. The working medium is conveyed via a pump 14 from a reservoir 15. About more valves 13 and 16 is connected to the line 11, a pneumatic-hydraulic converter 17 in conjunction, which has a hydraulic chamber 18 and a working space 30, which are also separated by a flexible membrane 4 from each other.

Die Leitung 11 für das Arbeitsmedium setzt sich nach der Abzweigung zum Pneumatik-Hydraulik-Wandler 17 über einen ersten Kühler 20 und einen zweiten Kühler 21 fort, zwischen denen eine Drossel 22 angeordnet ist Im Anschluss an den zweiten Kühler 21 wird das Ar-35 beitsmedium zum Vorratsbehälter 15 weggeführt. Der Hydraulikkreislauf, der von dem Pneumatik-Hydraulik-Wandler 17 ausgeht, besteht aus einem ersten Rückschlagventil 23, hinter dem ein Hydraulikmotor 24 vorgesehen ist, der mit einem Generator 25 zur Zeugung von elektrischem Strom verbunden ist. Stromabwärts des Hydraulikmotors 24 wird das Hydraulikmedium einem Vorratsbehälter 26 zugeführt, von dem es über ein zweites Rückschlagventil 27 wieder 40 zum Pneumatik-Hydraulik-Wandler 17 rückgeführt wird.The line 11 for the working medium is continued after the branch to the pneumatic-hydraulic converter 17 via a first radiator 20 and a second radiator 21, between which a throttle 22 is arranged following the second radiator 21, the Ar-35 beitsmedium led away to the reservoir 15. The hydraulic circuit, which starts from the pneumatic-hydraulic converter 17, consists of a first check valve 23, behind which a hydraulic motor 24 is provided, which is connected to a generator 25 for generating electrical power. Downstream of the hydraulic motor 24, the hydraulic medium is supplied to a reservoir 26, from which it is returned via a second check valve 27 again 40 to the pneumatic-hydraulic converter 17.

Das System ist auf einem Maximaldruck von 250 bar ausgelegt und der erste Wärmetauscher 1a besitzt ein Gesamtvolumen von 200 Liter. Der zweite Wärmetauscher 1b besitzt ein Gesamtvolumen von 160 Liter und der dritte Wärmetauscher 1c ein Gesamtvolumen von 120 Liter. 45 Der Pneumatik-Hydraulik-Wandler 17 besitzt ein Volumen von 80 Liter.The system is designed for a maximum pressure of 250 bar and the first heat exchanger 1a has a total volume of 200 liters. The second heat exchanger 1b has a total volume of 160 liters and the third heat exchanger 1c has a total volume of 120 liters. 45 The pneumatic-hydraulic converter 17 has a volume of 80 liters.

Bei der praktischen Ausführung werden fünf der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtungen parallel nebeneinander angeordnet und zeitlich versetzt zueinander betrieben, wie dies beispielsweise bei einer Fünfzylinderbrennkraftmaschine der Fall ist. 50In the practical embodiment, five of the devices shown in Fig. 1 are arranged in parallel side by side and operated in a staggered time to each other, as is the case for example in a five-cylinder internal combustion engine. 50

In der Folge wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand des Schaltungsdiagramms von Fig. 1 näher erläutert.In the following, the method according to the invention will be explained in more detail with reference to the circuit diagram of FIG.

Im Ausgangszustand besitzen die ersten Arbeitsräume 2a, 2b, 2c minimales Volumen, das 55 heißt, dass die Membranen 4 praktisch vollständig auf der Seite des WärmeträgermediumsIn the initial state, the first working spaces 2a, 2b, 2c have a minimum volume, which means that the membranes 4 are practically completely on the side of the heat transfer medium

Claims (24)

6 AT 502 402 B1 gelegen sind und die zweiten Arbeitsräume 3a, 3b, 3c praktisch das gesamte Innenvolumen der Wärmetauscher 1a, 1b, 1c ausmachen und mit Arbeitsmedium gefüllt sind. Das Arbeitsmedium im ersten Wärmetauscher 1a besitzt dabei im Wesentlichen Umgebungstemperatur und der Druck entspricht einem Vordruck von beispielsweise 5 bar, der als Mindestdruck im System 5 aufrecht erhalten wird. Im ersten Schritt wird das zum ersten Wärmetauscher 1a gehörige Ventil 5 geöffnet und heißes Wärmeträgermedium mit einer Temperatur von beispielsweise 100°C in den ersten Arbeitsraum 2a einströmen gelassen. Die Zufuhr wird beendet, sobald sich die Membran 4 in einer Mittelstel-io lung befindet, das heißt, dass der erste und der zweite Arbeitsraum 2a, 3a etwa das gleiche Volumen aufweisen. Durch das dem ersten Wärmetauscher 1a zugeordnete erste Ventil 10 wird das überschüssige Arbeitsmedium in den Vorratsbehälter 15 rückgeführt. Nach Erreichen der Mittelstellung werden die Ventile 5 und 10 geschlossen, so dass das Arbeitsmedium im zweiten Arbeitsraum 3a durch das heiße Wärmeträgermedium im ersten Arbeitsraum 2a isochor er-15 wärmt wird. Nach Herstellung des Temperaturausgleichs nach wenigen Sekunden liegt das Arbeitsmedium im zweiten Arbeitsraum 3a bei einer Temperatur von 80°C und einem Druck von 80 bar vor. Im dritten Schritt werden die Ventile 10 und 12 zwischen dem ersten Wärmetauscher 1a und dem zweiten Wärmetauscher 1b geöffnet, so dass das Arbeitsmedium aus dem zweiten Arbeitsraum 3a des ersten Wärmetauschers 1a in den zweiten Arbeitsraum 3b des 20 zweiten Wärmetauschers 1b überströmen kann. Durch das dem zweiten Wärmetauscher 1b zugeordnete Ventil 5 wird Wärmeträgermedium in die Leitung 6 rückgeführt, bis etwa die Mittelstellung der Membran 4 erreicht ist. Danach werden sämtliche Ventile 5, 10, 12 geschlossen und es findet wiederum eine isochore Erwärmung des Arbeitsmediums im zweiten Arbeitsraum 3b des zweiten Wärmetauschers 1b statt. Vor der Erwärmung ist das Arbeitsmedium durch den 25 Überströmvorgang auf eine Temperatur von 50°C abgekühlt worden und der Druck ist auf 60 bar gesunken. Nach der isochoren Erwärmung beträgt der Druck 120°C und die Temperatur 85°C. In der Folge wird ein weiterer analoger Überström- und Erwärmungsvorgang zwischen dem 30 zweiten und dem dritten Wärmetauscher 1b bzw. 1c durchgeführt. Das Arbeitsmedium erreicht letztlich eine Temperatur von 90°C bei einem Druck von 250 bar. Nach dem letzten Schritt werden die Ventile 10, 13 und 16 zwischen dem dritten Wärmetauscher 1c und dem Pneumatik-Hydraulik-Wandler 17 geöffnet, so dass das Arbeitsmedium in den Arbeitsraum 19 des Pneu-matik-Hydraulik-Wandlers 17 einströmt. Dadurch wird das Hydraulikmedium über das erste 35 Rückschlagventil 13 durch die Arbeitsmaschine 24 geführt, in der die mechanische Arbeit gewonnen wird und durch die der Generator 25 angetrieben wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es nicht nur möglich, mechanische Arbeit und damit elektrische Energie zu gewinnen, sondern es kann auch je nach Bedarf in den Kühlern 20 bzw. 40 21 Kälte gewonnen werden. Eine optimale Kälteausbeute ergibt sich dann, wenn das Arbeits medium im Kühler 20 bei hohem Druck auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird, so dass nach der Drossel 22 extrem tiefe Temperaturen von beispielsweise -40°C vorliegen, die für Kälteprozesse genutzt werden können. 45 Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass durch unterschiedliche Steuerung eine große Bandbreite an Betriebsparametern eingestellt werden kann und dadurch eine sehr große Flexibilität bei hohem Wirkungsgrad erreicht werden kann. 50 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Arbeit mit folgenden Schritten: - Zufuhr von heißem Wärmeträgermediums in einen ersteh Arbeitsraum (2a) eines ersten 55 5 5 7 10 15 AT 502 402 B1 Wärmetauschers (1a); Isochores Erwärmen einer ersten Menge eines Arbeitsmediums in einem zweiten Arbeitsraum (3a) des ersten Wärmetauschers (1a) durch das Wärmeträgermedium; Wiederholtes Durchführen der folgenden Unterschritte: • Überströmen lassen zumindest einer Teilmenge der ersten Menge des Arbeitsmediums vom zweiten Arbeitsraum (3a; 3b) des ersten Wärmetauschers (1a) bzw. des vorangehenden Wärmetauschers (1b) in einen zweiten Arbeitsraum (3b; 3c) eines weiteren, nachfolgenden Wärmetauschers (1b; 1c); • Isochores Erwärmen der übergeströmten Teilmenge der ersten Menge eines Arbeitsmediums im zweiten Arbeitsraum (3b; 3c) des weiteren, nachfolgenden Wärmetauschers (1b; 1c) durch ein in einem ersten Arbeitsraum (2b; 2c) des weiteren, nachfolgenden Wärmetauschers (1b; 1c) vorliegendes Wärmeträgermedium; Verbinden des zweiten Arbeitsraums (3c) des weiteren, letzten Wärmetauschers (1c) mit einem Pneumatik-Hydraulik-Wandler (17) und Ausstößen von einem Hydraulikmedium aus dem Wandler (17) durch den Druck des Arbeitsmediums.6 AT 502 402 B1 are located and the second working spaces 3a, 3b, 3c make up practically the entire internal volume of the heat exchangers 1a, 1b, 1c and are filled with working fluid. The working medium in the first heat exchanger 1a has substantially ambient temperature and the pressure corresponds to a form of, for example, 5 bar, which is maintained as a minimum pressure in the system 5. In the first step, the valve 5 belonging to the first heat exchanger 1 a is opened, and hot heat transfer medium having a temperature of, for example, 100 ° C. is allowed to flow into the first working space 2 a. The supply is terminated as soon as the membrane 4 is in a middle position, that is to say that the first and the second working space 2a, 3a have approximately the same volume. By the first valve 10 associated with the first heat exchanger 1a, the excess working fluid is returned to the reservoir 15. After reaching the middle position, the valves 5 and 10 are closed, so that the working fluid in the second working space 3a is heated by the hot heat transfer medium in the first working space 2a isochor. After preparation of the temperature compensation after a few seconds, the working medium in the second working space 3a at a temperature of 80 ° C and a pressure of 80 bar before. In the third step, the valves 10 and 12 are opened between the first heat exchanger 1a and the second heat exchanger 1b, so that the working medium from the second working space 3a of the first heat exchanger 1a can flow into the second working space 3b of the second heat exchanger 1b. By the second heat exchanger 1b associated valve 5, heat transfer medium is returned to the line 6 until about the middle position of the membrane 4 is reached. Thereafter, all the valves 5, 10, 12 are closed and again an isochronous heating of the working medium takes place in the second working space 3b of the second heat exchanger 1b. Before heating, the working medium has been cooled by the overflow to a temperature of 50 ° C and the pressure has dropped to 60 bar. After isochoric heating, the pressure is 120 ° C and the temperature is 85 ° C. As a result, another analogous overflow and heating operation is performed between the second and third heat exchangers 1b and 1c, respectively. The working medium ultimately reaches a temperature of 90 ° C at a pressure of 250 bar. After the last step, the valves 10, 13 and 16 are opened between the third heat exchanger 1 c and the pneumatic-hydraulic converter 17, so that the working medium flows into the working chamber 19 of the pneumatic-mechanical-hydraulic converter 17. As a result, the hydraulic medium is guided via the first 35 check valve 13 through the working machine 24, in which the mechanical work is obtained and by which the generator 25 is driven. With the solution according to the invention, it is not only possible to obtain mechanical work and thus electrical energy, but it can also be obtained as needed in the coolers 20 and 40 21 cold. An optimal refrigeration yield results when the working medium is cooled in the cooler 20 at high pressure to ambient temperature, so that after the throttle 22 extremely low temperatures of, for example, -40 ° C are present, which can be used for refrigeration processes. 45 A particular advantage of the method and the device according to the invention is that a wide range of operating parameters can be set by different control and thereby a very high degree of flexibility with high efficiency can be achieved. 50 Claims: 1. Method for the conversion of thermal energy into mechanical work with the following steps: - supply of hot heat transfer medium into a first working space (2a) of a first heat exchanger (1a); Isochores heating a first amount of a working medium in a second working space (3a) of the first heat exchanger (1a) by the heat transfer medium; Repeatedly carrying out the following substeps: • Overflowing of at least one subset of the first quantity of the working medium from the second working space (3a, 3b) of the first heat exchanger (1a) or the preceding heat exchanger (1b) into a second working space (3b, 3c) of another , subsequent heat exchanger (1b, 1c); Isochore heating of the overflowed subset of the first quantity of a working medium in the second working space (3b; 3c) of the further, subsequent heat exchanger (1b; 1c) by a subsequent heat exchanger (1b; 1c) in a first working space (2b; present heat transfer medium; Connecting the second working space (3c) of the further, last heat exchanger (1c) with a pneumatic-hydraulic converter (17) and ejections of a hydraulic medium from the converter (17) by the pressure of the working medium. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Herstellen des Druckausgleichs zwischen dem zweiten Arbeitsraum (3a; 3b) des vorangehenden Wärmetauschers (1a; 1b) und dem zweiten Arbeitsraum (3b; 3c) des weiteren, nachfolgenden Wär- 20 metauschers (1b; 1c) weiteres Wärmeträgermedium in den vorangehenden Wärmetau scher (1a; 1b) gepresst wird, um Arbeitsmedium aus dem zweiten Arbeitsraum (3a; 3b) des ersten Wärmetauschers (1a) bzw. des vorangehenden Wärmetauschers (1b) in einen zweiten Arbeitsraum (3b; 3c) eines weiteren, nachfolgenden Wärmetauschers (1b; 1c) überzuführen. 252. Method according to claim 1, characterized in that after establishing the pressure equalization between the second working chamber (3a, 3b) of the preceding heat exchanger (1a, 1b) and the second working chamber (3b, 3b) of the further, subsequent heat exchanger ( 1b, 1c) further heat transfer medium in the preceding Wärmetau shear (1 a, 1 b) is pressed to working medium from the second working space (3 a, 3 b) of the first heat exchanger (1 a) and the preceding heat exchanger (1 b) in a second working space (3 b 3c) of a further, subsequent heat exchanger (1b, 1c). 25 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Herstellen des Druckausgleichs zwischen dem zweiten Arbeitsraum (3a; 3b) des ersten Wärmetauschers (1a) bzw. des vorangehenden Wärmetauschers (1b) und dem zweiten Arbeitsraum (3b; 3c) des nachfolgenden Wärmetauschers (1b; 1c) der zweite Arbeitsraum (3a; 3b) des ersten Wär- 30 metauschers (1a) bzw. des vorangehenden Wärmetauschers (1 b) vollständig entleert wird.3. The method according to claim 2, characterized in that after establishing the pressure equalization between the second working space (3a, 3b) of the first heat exchanger (1a) and the preceding heat exchanger (1b) and the second working space (3b, 3c) of the subsequent heat exchanger (1b, 1c), the second working space (3a, 3b) of the first heat exchanger (1a) or of the preceding heat exchanger (1b) is completely emptied. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Beendigung des Ausstoßens von Hydraulikmedium die ersten Arbeitsräume (2a, 2b, 2c) aller Wärmetauscher (1a, 1b, 1c) durch Einbringen von Arbeitsmedium in die zweiten Ar-35 beitsräume entleert werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that after the completion of the ejection of hydraulic medium, the first working spaces (2a, 2b, 2c) of all heat exchangers (1a, 1b, 1c) by introducing working fluid into the second Ar 35 working areas are emptied. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei und vier, vorzugsweise drei Schritte der isochoren Erwärmung des Arbeitsmediums durchgeführt werden. 405. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that between two and four, preferably three steps of the isochoric heating of the working medium are performed. 40 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium gasförmig ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the working medium is gaseous. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeits- 45 medium als Flüssigkeit/Gas-Phasengemisch vorliegt.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the working medium 45 is present as a liquid / gas phase mixture. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Arbeitsmediums im ersten Wärmetauscher nach der isochoren Erwärmung zwischen 50 und 100 bar beträgt. 508. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the pressure of the working medium in the first heat exchanger after the isochoric heating is between 50 and 100 bar. 50 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Arbeitsmediums im ersten Wärmetauscher nach der Herstellung des Druckausgleichs zwischen 25 und 50 bar beträgt. 559. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the pressure of the working medium in the first heat exchanger after the production of the pressure equalization is between 25 and 50 bar. 55 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeite- 8 AT 502 402 B1 medium einen Siedepunkt bei Umgebungsdruck aufweist, der zwischen -60°C und -20°C liegt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the working medium has a boiling point at ambient pressure which is between -60 ° C and -20 ° C. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in regelmä- 5 ßigen Abständen zeitlich versetzt mehrere Kreisprozesse gleichzeitig durchgeführt werden.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that at regular intervals 5 temporally offset several cycles are performed simultaneously. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen drei und sieben, vorzugsweise fünf Kreisprozesse gleichzeitig durchgeführt werden. io 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium durch die Abwärme einer Brennkraftmaschine (9) mit innerer Verbrennung, durch Solarenergie oder durch geothermische Energie erwärmt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that between three and seven, preferably five circular processes are performed simultaneously. 13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the heat transfer medium is heated by the waste heat of an internal combustion engine (9) with internal combustion, by solar energy or by geothermal energy. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrau- 15 likmedium in einer Arbeitsmaschine (24) abgearbeitet wird, die vorzugsweise an einen Ge nerator (25) zur Erzeugung von elektrischem Strom angeschossen ist.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the hydraulic medium 15 in a work machine (24) is processed, which is preferably shot to a Ge generator (25) for generating electrical power. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium nach dem Ausstößen des Hydraulikmediums in einem Kühler (20, 21) ent- 20 spannt wird, um nach einer Drossel (22) Kälte zu erzeugen.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the working medium after the ejection of the hydraulic medium in a cooler (20, 21) is stretched 20 to produce after a throttle (22) cold. 16. Vorrichtung zur Umwandlung thermischer Energie in mechanische Arbeit, mit mindestens zwei Wärmetauschern (1a, 1b, 1c), die jeweils einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum (2a, 2b, 2c; 3a, 3b, 3c) aufweisen, wobei der erste Arbeitsraum (2a, 2b, 2c) mit einer Quel·· 25 le heißen Wärmeträgermediums verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme tauscher (1a, 1b, 1c), zweite Arbeitsräume (3a; 3b; 3c) aulweisen, die untereinander und mit einer Quelle eines Arbeitsmediums verbindbar sind und dass der zweite Arbeitsraum (3a; 3b; 3c) eines Wärmetauschers (1a, 1b, 1c) mit einem Pneumatik-Hydraulik-Wandler (17) verbindbar ist. 3016. Apparatus for converting thermal energy into mechanical work, comprising at least two heat exchangers (1a, 1b, 1c), each having a first and a second working space (2a, 2b, 2c; 3a, 3b, 3c), wherein the first working space (2a, 2b, 2c) is connected to a source of hot heat transfer medium, characterized in that the heat exchangers (1a, 1b, 1c), second working spaces (3a; 3b; 3c) comprise one another and one another Source of a working medium can be connected and that the second working space (3a, 3b, 3c) of a heat exchanger (1a, 1b, 1c) with a pneumatic-hydraulic converter (17) is connectable. 30 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher (1a, 1b, 1c) als Blasenspeicher ausgebildet sind.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the heat exchangers (1 a, 1 b, 1 c) are formed as a bladder accumulator. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein 35 Kompressor (7) für die Zufuhr von Wärmeträgermedium in die ersten Arbeitsräume (2a, 2b, 2c) der Wärmetauscher (1a, 1b, 1c) vorgesehen ist.18. Device according to one of claims 16 or 17, characterized in that a compressor (7) for the supply of heat transfer medium in the first working spaces (2a, 2b, 2c) of the heat exchanger (1a, 1b, 1c) is provided. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatik-Hydraulik-Wandler (17) als Blasenspeicher ausgebildet ist. 4019. Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the pneumatic-hydraulic converter (17) is designed as a bladder accumulator. 40 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gruppen bestehend aus Wärmetauschern (1a, 1b, 1c) und einem Pneumatik-Hydraulik-Wandler (17) parallel zueinander vorgesehen sind.20. Device according to one of claims 16 to 19, characterized in that a plurality of groups consisting of heat exchangers (1 a, 1 b, 1 c) and a pneumatic-hydraulic converter (17) are provided parallel to each other. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen drei und sieben, vorzugsweise fünf Gruppen bestehend aus Wärmetauschern (1a, 1b, 1c) und einem Pneumatik-Hydraulik-Wandler (17) parallel zueinander vorgesehen sind.21. The apparatus according to claim 20, characterized in that between three and seven, preferably five groups consisting of heat exchangers (1 a, 1 b, 1 c) and a pneumatic-hydraulic converter (17) are provided parallel to each other. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wär- 50 metauscher (1c) gegebenenfalls über einen Pneumatik-Hydraulik-Wandler (17) mit einer Arbeitsmaschine (24) verbindbar ist, die vorzugsweise an einen Generator (25) zur Stromerzeugung angeschlossen ist.22. Device according to one of claims 16 to 21, characterized in that a heat exchanger 50 (1c) optionally via a pneumatic-hydraulic converter (17) with a working machine (24) is connectable, preferably to a generator (25 ) is connected to generate electricity. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wär- 55 metauscher (1c) Pneumatik-Hydraulik-Wandler (17) mit einer Kältemaschine verbindbar ist. 9 AT 502 402 B123. Device according to one of claims 16 to 22, characterized in that a heat exchanger 55 (1c) pneumatic-hydraulic converter (17) can be connected to a refrigerating machine. 9 AT 502 402 B1 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf des Wärmeträgermediums mit einer Brennkraftmaschine (9) mit innerer Verbrennung, mit einer Solaranlage oder mit einer Anlage zur Nutzung von geothermischer Energie verbunden ist, die das Wärmeträgermedium erwärmt. 524. Device according to one of claims 16 to 23, characterized in that the cycle of the heat transfer medium with an internal combustion engine (9) is connected to internal combustion, with a solar system or with a plant for the use of geothermal energy, which heats the heat transfer medium. 5 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (1a) ein größeres Volumen aufweist als der nachfolgende Wärmetauscher (1b) und jeder weitere Wärmetauscher (1b) seinerseits ein größeres Volumen aufweist als der jeweils nachfolgende Wärmetauscher (1c). 10 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 15 20 25 30 35 40 45 50 5525. Device according to one of claims 16 to 24, characterized in that the first heat exchanger (1a) has a larger volume than the subsequent heat exchanger (1b) and each further heat exchanger (1b) in turn has a larger volume than the respective subsequent heat exchanger ( 1c). 10 For 1 sheet of drawings 15 20 25 30 35 40 45 50 55
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7656050B2 (en) 2007-09-27 2010-02-02 William Riley Hydroelectric pumped-storage
US20090211757A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 William Riley Utilization of geothermal energy
EP2105610A1 (en) * 2008-03-25 2009-09-30 International Innovations Limited Method for converting thermal energy into mechanical work
EP2312131A3 (en) * 2009-10-12 2011-06-29 Bernd Schlagregen Method for converting thermal energy into mechanical energy
US9739268B2 (en) * 2009-12-21 2017-08-22 Ronald Kurt Christensen Transient liquid pressure power generation systems and associated devices and methods
US9915179B2 (en) 2009-12-21 2018-03-13 Ronald Kurt Christensen Transient liquid pressure power generation systems and associated devices and methods
DE102010005232A1 (en) * 2010-01-21 2011-09-08 Gerhard Stock Arrangement for converting thermal into motor energy
RU2434159C1 (en) * 2010-03-17 2011-11-20 Александр Анатольевич Строганов Conversion method of heat to hydraulic energy and device for its implementation
AT511077B1 (en) * 2011-08-16 2012-09-15 Seyfried Andrea Mag HIGH PRESSURE GAS DRIVE UNIT
WO2013087600A2 (en) * 2011-12-12 2013-06-20 Erich Kumpf Thermal device for generating mechanical and/or electrical energy
US20140311700A1 (en) * 2012-04-02 2014-10-23 Ryszard Pakulski Method for processing of heat energy absorbed from the environment and a unit for processing of heat energy absorbed from the environment
CN103334899B (en) * 2013-04-17 2015-10-21 华北电力大学 Variable pressure-resistant tandem type liquid piston device
FR3029907B1 (en) * 2014-12-10 2019-10-11 Centre National De La Recherche Scientifique PROCESS FOR PURIFYING WATER BY REVERSE OSMOSIS AND INSTALLATION USING SUCH A METHOD
US20210222592A1 (en) * 2018-07-03 2021-07-22 21Tdmc Group Oy Method and apparatus for converting heat energy to mechanical energy
FR3084913B1 (en) * 2018-08-09 2020-07-31 Faurecia Systemes Dechappement RANKINE CIRCUIT THERMAL SYSTEM
KR102140666B1 (en) * 2019-04-26 2020-08-03 국방과학연구소 Power generator and operation method thereof including multistage accumulators
EP4214415A1 (en) * 2020-09-21 2023-07-26 Equilibrium Energy Pty Ltd Solar power system
CN112879203B (en) * 2021-03-24 2022-10-11 丁亚南 External combustion engine power system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1536437A (en) * 1975-08-12 1978-12-20 American Solar King Corp Conversion of thermal energy into mechanical energy
US4283915A (en) * 1976-04-14 1981-08-18 David P. McConnell Hydraulic fluid generator
DE3232497A1 (en) * 1982-09-01 1983-02-03 Richard 8000 München Moritz Device for obtaining mechanical energy from heat energy
US4617801A (en) * 1985-12-02 1986-10-21 Clark Robert W Jr Thermally powered engine
US5548957A (en) * 1995-04-10 1996-08-27 Salemie; Bernard Recovery of power from low level heat sources

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3666038A (en) * 1970-10-08 1972-05-30 Fma Inc Air pulsing system
US5916140A (en) * 1997-08-21 1999-06-29 Hydrotherm Power Corporation Hydraulic engine powered by introduction and removal of heat from a working fluid
AUPS138202A0 (en) * 2002-03-27 2002-05-09 Lewellin, Richard Laurance Engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1536437A (en) * 1975-08-12 1978-12-20 American Solar King Corp Conversion of thermal energy into mechanical energy
US4283915A (en) * 1976-04-14 1981-08-18 David P. McConnell Hydraulic fluid generator
DE3232497A1 (en) * 1982-09-01 1983-02-03 Richard 8000 München Moritz Device for obtaining mechanical energy from heat energy
US4617801A (en) * 1985-12-02 1986-10-21 Clark Robert W Jr Thermally powered engine
US5548957A (en) * 1995-04-10 1996-08-27 Salemie; Bernard Recovery of power from low level heat sources

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